CN102990888B - 一种模具温度场自动调节控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具温度场自动调节控制方法，其采用红外摄像的方式获取模具的温度场信息，解决了传统热电偶只能点测量而无法全面测量模具温度分布的问题。本发明能够对模具进行连续过程控制，实时的调整模具温度场，确保在生产中模具温度场的稳定。

Description

一种模具温度场自动调节控制方法

技术领域

本发明涉及一种模具温度场自动调节控制方法，属于机电测控技术领域。

背景技术

金属铸造或塑料注塑生产过程中，需要对模具的温度场进行严格的控制，以保证铸造产品的质量。铸造产成品通常具有不同的结构，其体积和形状均有不同。在模具的设计过程中就必须考虑内部的温度变化过程，因此模具对注入口、液态材料的流动过程等有理论和经验的指导，但对内部温度场的控制缺乏有效的检测和控制手段。现有的控制方法是，一是使用模温机，二是定时定量喷涂。假设的前提是，生产到一定程度后，过程参数稳定，就能保证合理的模温，进而保证产品质量。实际的情况是，压铸或注塑过程中参数总是变化的，其参数变化受到多个因素的影响：环境温度、合金温度、开机后起始状态、工作时序等。因而固定的模温机参数，喷涂参数就不能保证模具温度场与压铸工艺过程的一致，也就会造成成品质量问题。

发明内容

发明目的：本发明提出一种模具温度场自动调节控制方法，能够保证模具在理想的温度场中工作。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种模具温度场自动调节控制装置，其包括：

工质储存罐，储存循环用的工质液；

恒温环节，用于驱动来自工质储存罐的起恒温作用的工质液流动；

加热环节，用于加热并驱动来自工质储存罐的工质液；

第一三通阀门组，包括一组三通阀门，来自恒温环节和加热环节的工质液分别流入阀门，阀门出口与定模连接；

第二三通阀门组，包括一组三通阀门，来自恒温环节和加热环节的工质液分别流入阀门，阀门出口与动模连接；

第一温度场检测器，采用红外图像传感器对定模拍摄红外图像，所拍摄的红外图像发送给主控制电路；

第二温度场检测器，采用红外图像传感器对动模拍摄红外图像，所拍摄的红外图像发送给主控制电路；

第一阀门控制电路，接收来自主控制电路的阀门控制信号，可以控制第一三通阀门组内对应坐标点的三通阀门的通断；

第二阀门控制电路，接收来自主控制电路的阀门控制信号，可以控制第二三通阀门组内对应坐标点的三通阀门的通断；

喷淋阀门组，将脱模剂储存罐中的脱模剂喷淋到模具表面，喷淋阀门组的动作受到喷淋控制器的控制，喷淋控制器接收来自主控制电路的喷淋控制信号；

主控制电路，接收来自第一温度场检测器和第二温度场检测器所拍摄的红外图像，对红外图像分析以判断执行条件是否成立，并对第一阀门控制电路、第二阀门控制电路和喷淋控制器进行控制。

一种模具温度场自动调节控制方法，包括下列步骤：

使用红外图像传感器获取模具在脱模后压铸前的喷淋前后的红外图像，并将红外图像传给主控制电路，经主控制电路分析分别得到温度场分布T1(X,Y)和T2(X,Y)，其中X和Y表示模具中与红外图像传感器分辨率相对应的每个点的坐标；

定义喷淋后压铸前的理想温度场分布为T3(X，Y)；

定义温度场分布差ΔT(X，Y)＝T3(X，Y)-T2(X，Y)，并按照以下方式进行控制：

E、当ΔT(X，Y)＞TC,其中TC为一个恒定温度门限，主控制电路开启加热环节，并给第一和第二阀门控制电路发出阀门控制信号，打开第一三通阀门组和第二三通阀门组；

F、当ΔT(X，Y)＜-TC,主控制电路开启恒温环节，并给第一和第二阀门控制电路发出阀门控制信号，打开第一三通阀门组和第二三通阀门组，以保证温度场中该点温度的恒定；

G、当-TC＜ΔT(X，Y)＜TC,关闭第一和第二三通阀门组；

H、当温度场分布满足Σ^M _X＝1Σ^N _Y＝1(T3(X，Y)-T2(X，Y))²＜M*N*TC*TC时，即满足期望的温度场分布T3(X,Y)时，压铸机进入压铸过程。

有益效果：本发明采用红外摄像的方式获取模具的温度场信息，解决了传统热电偶只能点测量而无法全面测量模具温度分布的问题。本发明能够对模具进行连续过程控制，实时的调整模具温度场，确保在生产中模具温度场的稳定。

附图说明

图1为本发明模具温度场自动调节控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一般的模具使用分为：进料——压铸——脱模——冷却——进料，这样几个步骤并不断循环。

如图1所示，本发明模具温度场自动调节控制装置开始工作时首先进行冷启动，冷启动时加热环节内的电加热器对来自工质储存罐的工质油进行快速加热，并将加热后的工质油通过第一三通阀门组和第二三通阀门组泵入定模和动模。当模具温度场接近工作温度场分布时，开始试工作。在试工作阶段，第一和第二温度场检测器使用64*64分辨率的红外图像传感器拍摄模具在脱模后喷淋前和喷淋后压铸前的红外图像，并将红外图像传给主控制电路，经主控制电路分析分别得到温度场分布T1(X,Y)和T2(X,Y)，其中X和Y表示模具中与红外图像传感器分辨率相对应的每个点的坐标，并且X和Y均小于等于64。

定义喷淋后压铸前的理想温度场分布为T3(X，Y)。

温度场控制包含两个回路，分别为循环工质经过三通阀门控制模具温度场、喷淋脱模剂流量控制。

定义温度场分布差ΔT(X，Y)＝T3(X，Y)-T2(X，Y)，并按照以下方式进行控制：

I、当ΔT(X，Y)＞TC,其中TC为一个恒定温度门限，主控制电路开启加热环节，并给第一和第二阀门控制电路发出阀门控制信号，打开第一三通阀门组和第二三通阀门组。

J、当ΔT(X，Y)＜-TC,主控制电路开启恒温环节，并给第一和第二阀门控制电路发出阀门控制信号，打开第一三通阀门组和第二三通阀门组，以保证温度场中该点温度的恒定。

K、当-TC＜ΔT(X，Y)＜TC,关闭第一和第二三通阀门组。

L、当温度场分布满足Σ^M _X＝1Σ^N _Y＝1(T3(X，Y)-T2(X，Y))²＜M*N*TC*TC，即满足期望的温度场分布T3(X,Y)时，压铸机进入压铸过程。

经过上述步骤的温度调整后，压铸机完成冷启动，模具开始正式工作。在正式工作过程中第一三通阀门组和第二三通阀门组的控制方式与冷启动过程相同。在每次脱模后喷淋前，第一和第二温度场检测器使用64*64分辨率的红外图像传感器拍摄定模和动模的红外图像，并传给主控制电路，经主控制电路分析得到定模和动模的温度场分布T1(X,Y)。喷淋脱模剂是压铸过程中关键的工艺需求，其中的喷淋量可以将T1(X，Y)降温到T2(X，Y)，即决定了喷淋后压铸前的温度场。喷淋流量控制的目的是使T2(X，Y)接近理想温度场T3(X，Y)，由于在脱模后喷淋前，模具的温度场会有波动，根据T1(X,Y)与T3(X,Y)之间的温度差实现喷淋控制。主控制电路根据前述所得到的温度场分布T1(X,Y)，计算

Δt(X，Y)＝T1(X，Y)-T3(X，Y)

由此发出喷淋控制信号给喷淋控制器，由喷淋控制器控制喷淋阀门组给模具中需要喷淋的坐标点进行喷淋。具体每一个坐标点的喷淋量p(X,Y)与Δt(X，Y)成正比关系,其中Δt(X，Y)＝T1(X，Y)-T3(X，Y)。喷淋量p(X,Y)在最小值t0和最大值tm之间，其表达式为p(X,Y)＝t0+K*Δt(X，Y)，其中K为常系数，直接与脱模剂和模具的热容量相关。

完成喷淋操作后，第一和第二温度场检测器取得动模和定模的红外图像并发送给主控制电路，主控制电路经过分析得到温度场分布T2(X,Y)，其与期望的温度场分布T3(X,Y)依然存在误差。按照前述调整ΔT(X，Y)误差的方法，调整T2(X,Y)与T3(X,Y)之间的误差。

Claims (1)

1.一种模具温度场自动调节控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

使用红外图像传感器获取模具在脱模后压铸前的喷淋前后的红外图像，并将红外图像传给主控制电路，经主控制电路分析分别得到温度场分布T1(X,Y)和T2(X,Y)，其中X和Y表示模具中与红外图像传感器分辨率相对应的每个点的坐标；

定义喷淋后压铸前的理想温度场分布为T3(X，Y)；

定义温度场分布差ΔT(X，Y)＝T3(X，Y)-T2(X，Y)，并按照以下方式进行控制：

A、当ΔT(X，Y)>TC，其中TC为一个恒定温度门限，主控制电路开启加热环节，并给第一和第二阀门控制电路发出阀门控制信号，打开第一三通阀门组和第二三通阀门组；

B、当ΔT(X，Y)<-TC，主控制电路开启恒温环节，并给第一和第二阀门控制电路发出阀门控制信号，打开第一三通阀门组和第二三通阀门组，以保证温度场中该点温度的恒定；

C、当-TC<ΔT(X，Y)<TC，关闭第一和第二三通阀门组；

D、当温度场分布满足

${{\mathrm{\&Sigma;}}^M}_{X=1}{{\mathrm{\&Sigma;}}^N}_{Y=1}{(T3(X,Y)-T2(X,Y))}^2<M*N*\mathrm{TC}*\mathrm{TC}$ 时，即满足期望的温度场分布T3(X,Y)时，压铸机进入压铸过程。